Основи строителната физика
Съдържание:
1. UV-стабилност
2. Натоварване от дъжд с вятър
3. Температурни разлики
4. Шумоизолация
5. Движения в конструкцията на сградата
и дограмата
6. Въздухопропускливост
7. Влажност на въздуха в помещението и вентилация
8. Поведение при пожар
9. Екологичност
10. Топлоизолация
11. Съвместимост със строителните материали
1. UV – стабилност
Тя се дефинира чрез невидимата за човешкото око част от късовълновите лъчи в слънчевата светлина, описани като UV-лъчи (ултравиолетови).
Това лъчево натоварване уврежда не само човешката кожа, но и уплътнителните материали, използвани по външната част на сградите.
Тези влияния и техните последици са постоянно предмет на оспорвани дискусии.
Най-вече поради това, че съществуват най-различни методи за измерване, симулиращи тези влияния в ускорен темп.
Тестовите методи, например от лаковата индустрия или при други повърхностни покрития, се оказаха малко представителни в това отношение.
Поради икономически принуди все още се използват неатмосфероустойчиви уплътнителни продукти. Като правило те водят до повреда на уплътнителната система в много кратки срокове.
2. Натоварване от дъжд с вятър
Външните фуги на строителните елементи са подложени на естественото натоварване от дъжд с вятър. При това дъждовните капки се притискат към външните стенни елементи чрез вятърното налягане (до 600 Pa, което съответства на около 12 по Бофорт) или в резултат на въздушни течения. Проникването на тази влага трябва да се предотврати или конструктивно, или чрез използването на подходящи уплътнителни продукти.
Друго натоварване от влага представляват абсорбиращите или капилярни фуги в строителната връзка.
Чрез капилярно изтегляне (тясна фуга) водата се засмуква в сградната конструкция без влиянието на вятърно налягане.
При външната зона на сградната обвивка трябва:
1. да се осигури дефинирано отвеждане на влагата от конструкцията.
2. да се предотврати неконтролираното навлизане на вода в конструкцията.
3. да се ограничи съдържанието на влага в чувствителните материали.
4. да се гарантира дефинирано отвеждане на влагата от конструкцията.
Материали на оконните профили
ε в mm/m
Твърд PVC (бял)1,6Твърд PVC (цветен) и PMMA цветен екструдиран2,4топлоизолиран алуминиев композитен профил (светъл)1,3топлоизолиран алуминиев композитен профил (тъмен)1,2
3. Температурни разлики
Термично обусловени движения възникват практически във всяка фуга. При дървения материал за рамки термичните движения обаче са толкова малки в сравнение с движенията, обусловени от влагата, че те могат да бъдат пренебрегнати.
При тъмно оцветени фасадни елементи от алуминий или пластмаса от южната страна възникват повърхностни температури над 80 °C. От това произтичат в зависимост от състава на материала промени в дължината до 3 mm на линеен метър. Ето защо температурните промени на профилите, възникващи в монтирано състояние поради външния климат, са решаващи. Тези движения трябва да бъдат поети от използваните уплътнителни материали.
Като се вземат предвид резултатите от изследвания за действително възникващите линейни движения, трябва да се заложат следните температурно обусловени промени в присъединителната фуга:
4. Шумоизолация
В този контекст особено значение има т.нар. ефект на ключалката. Малки отвори или фини фуги могат да повлияят отрицателно на стойностите на шумоизолация в зоната на свързване. Намаляване на нивото на шума с 10 dB човешкото ухо възприема като намаляване на силата на звука наполовина.
Незапълнената фуга има стойност на шумоизолация 15 dB. Навит на руло минералватен шнур достига до около 35 dB, същата стойност достига и фуга, запълнена с уплътнител. Компресираната уплътнителна лента достига стойности на шумоизолация над 42 dB.
За изискванията към шумоизолацията на прозорците съществуват два набора от правила, които съдържат признатите правила на техниката. Наред с въведения от строителния надзор DIN 4109 „Шумоизолация в сградите“, много често се прилага и VDI директива 2719 „Шумоизолация в сградите и техните допълнителни съоръжения“.
5. Движения в конструкцията на сградата и дограмата
Движещата се фуга, дилатационната фуга или фугата за разширение е
фуга за прекъсване на строителни елементи с цел предотвратяване на пукнатини от напрежение.
Тези пукнатини възникват поради различни свойства на разширение на
използваните материали (топлинно разширение, разширение чрез абсорбиране на влага) или промени в дължината, обусловени от натоварването (т.нар. пълзене). За възникването на възможни пукнатини от напрежение вж. също дилатация. Чрез фугата се избягват възникващите от това сили („принуди“), които могат да доведат до повреди по строителните елементи.
Области на приложение
- Мостове: оформяне на преходни конструкции за избягване на
принудителни напрежения, главно поради топлинно разширение
- Паркетни или ламинирани подове: избягване на напрежения, най-вече в резултат
от разширение поради влага (предимно влажност на въздуха, но също и конденз-
на вода). Така се предотвратява счупването или повдигането на дървесината или ламината на места.
- Подови настилки като например подови плочки: краят на пода на помещението при стената се оформя като дилатационна фуга.
- Фасадна зидария
Когато топъл, наситен с влага стаен въздух може да навлезе в присъединителната фуга, там той среща студени строителни елементи. На тяхната повърхност след това влагата от въздуха в помещението кондензира поради по-ниската повърхностна температура на елемента. Този ефект може да се наблюдава и при съд, пълен с охладени напитки.
Показаната по-долу схема показва начина на работа на т.нар. „Blower Door тест“. При него чрез вентилатор се създава подналягане от 50 Pa през отвор на сградата или помещението. По този начин се локализират възможни точки на течове.
Принцип на измерване на въздухопропускливостта. При затворени прозорци и врати оборотите на вентилатора се увеличават, докато се установи разлика в налягането на сградата от например 50 Pa. Очетеният обемен поток се нарича обемен поток на въздухопропускливост.
7. Влажност на въздуха в помещението и вентилация
Когато, както е споменато в глава 6, температурата на елемента спадне и околният въздух вече не е в състояние да абсорбира възникващата влага, се появява конденз. При това температура от 12,6 ºC се оказва критична. Чрез специален софтуер се изчисляват повърхностните температури в строителната връзка и се свързват в линия, т.нар. изотермична крива.
В миналото популярно се говореше за 12 ºC изотерма. По-точни научни изследвания доведоха до гореспоменатите 12,6 ºC. Популяронаучно се постигна съгласие за 13 ºC изотерма.
8. Поведение при пожар
Съгласно изискванията на строителните наредби на провинциите, използваните строителни материали, а с това и материалите, вложени за оформяне на връзките, трябва да отговарят най-малко на клас на строителен материал B 2 съгласно DIN 4102 или съответния клас E съгласно EN 13501-1.
9. Екологичност
По принцип в изминалото време има обща тенденция в ниското и високото строителство към екологични продукти. Използването например на продукти, съдържащи разтворители, е силно намаляло. Само в области, където те не могат да бъдат заменени, те все още намират приложение.
Също така в по-малка степен се използват продукти, чийто процес се основава на химическа функция. Тук предимство имат предварително компресираните уплътнителни ленти, тъй като тяхното приложение се базира на физически процеси.
Освен това уплътнителните продукти допринасят съществено за положителното повлияване на вътрешния климат, като по този начин енергийната ефективност на сградата се подобрява значително. Така се дава принос за по-нататъшно намаляване на световното замърсяване на околната среда.
10. Топлоизолация
При уплътняването на прозорци и външни врати топлоизолацията е физическа характеристика, чието съобразяване се изисква задължително и от законодателя чрез въведени в строителното право правилници и наредби.
В този контекст Наредбата за енергоспестяване (EnEV) и DIN 4108 „Топлоизолация и икономия на енергия в сградите“ са от особено значение.
Топлоизолация в новото строителство
При новопостроени сгради трябва да се избере начин на конструкция, възможно най-свободен от топлинни мостове.
Това се състои основно от три изисквания при свързването на прозореца:
- Безшевно съединяване на изолационните елементи
- Уплътнителните материали трябва да притежават възможно най-високо съпротивление на топлопреминаване.
- Конструкцията трябва да бъде избрана така, че да може да се побере максимално възможно количество уплътнителни или изолационни елементи.
Топлоизолация в старото строителство
Общо взето, за ремонтните дейности важат същите критерии, както при новото строителство. На практика обаче те се реализират много рядко, тъй като се зависи от заварените рамкови условия.
Затова много често се работи с покривни лайсни, които са оборудвани с уплътнителни ленти. Такива решения със сигурност не са оптимални по отношение на топлоизолацията, но в много случаи са единственото решение.
11. Съвместимост със строителните материали
Уплътняването на фуги в много случаи представлява свързващо звено между различни материали. Това могат да бъдат бои, обработени дървени конструкции, различни мазилки или остатъци от налични уплътнителни продукти.
За да може уплътнителният продукт да изпълнява изискванията си дълготрайно, не трябва да възникват никакви вредни взаимодействия. Това могат да бъдат химически, физически или дори оптични увреждания, които по принцип трябва да се избягват. За да се гарантира това, трябва да се проведат тестове за съвместимост.
Обикновено предварително компресираните уплътнителни ленти тук имат предимство, тъй като протича само физическа експанзия.
В зависимост от мястото на монтаж на прозореца, изброените по-долу материали могат да доведат до увреждане на уплътнителните продукти:
- системата за боядисване на фасадата или прозореца
- импрегниращи системи на дървена конструкция
- стари уплътнителни материали
- разделителни агенти от производството на оконните профили
- естествени вредители
12. Монтаж на строителната площадка
Тук са представени размерите при оразмеряване с уплътнители.
Съвсем ясно се виждат значително по-широките фуги в таблицата.
12. Монтаж на строителната площадка
За да се гарантира, че при оразмеряването на предварително компресирани уплътнителни ленти се допускат възможно най-малко грешки, таблицата по-долу е разработена от ift Rosenheim. В сравнението между таблица 1 и таблица 2 става много ясно, че при използването на уплътнителни ленти фугата може да бъде избрана по-тясна, отколкото при пастообразни уплътнители. Това е значително икономическо предимство на уплътнителните ленти.
Уплътняване на фуги на външни стенни елементи
Проблемът с уплътняването вероятно е толкова стар, колкото и желанието на човека
да влияе на околната среда в своя полза и за своя полза. Вече и в света на животните могат да се забележат дейности с цел уплътняване.
Например: пчелите използват за уплътняване на кошера си срещу течение и дъжд специално произведен от самите тях восък (прополис).
Също така някои птици уплътняват гнездата си срещу външни влияния, използвайки
естествени помощни средства като смесена със слюнка пръст, остатъци от камъчета и части от растения.
Между гореспоменатите уплътнения от природата и уплътняването на външни фуги няма съществена разлика нито в задачата, нито в желания ефект. И в двата цитирани случая става въпрос за защита на определена зона от атмосферни влияния. По същество срещу вятър, влага и топлинни загуби.
